《電子技術(shù)應(yīng)用》
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類似「星鏈」的低軌通信衛(wèi)星網(wǎng)發(fā)展前景如何,如何看待互聯(lián)網(wǎng)公司參與低軌寬帶互聯(lián)網(wǎng)星座建設(shè),?

2022-08-09
來源:知乎 鄧晨嘯 電子技術(shù)應(yīng)用

  其實不用看發(fā)展前景,,因為沒前景也必須全力發(fā)展。

  目前衛(wèi)星的軌道和頻段都是非常稀缺的資源,,占一塊就少一塊,,具有深遠的價值空間和戰(zhàn)略意義,在當前的國際競爭和經(jīng)濟形勢下,,航天是絕對的必爭之地,。

  預(yù)計到2029年時近地軌道將部署57000顆衛(wèi)星,如果按當前的發(fā)展速度來看漂亮國要吃掉87.7%的份額,,就像我們要造CV提高在太平洋的話語權(quán)一樣,,太空爭奪是必然的發(fā)展趨勢。

  現(xiàn)在國內(nèi)組網(wǎng)數(shù)量30顆以上的項目已經(jīng)有10個,,總規(guī)劃衛(wèi)星數(shù)2600+,,雖然目前看起來規(guī)模跟space X相差還很大,而且實際上還沒發(fā)射幾顆,,但在類似這樣的地獄難度下兔子已經(jīng)創(chuàng)造過無數(shù)奇跡了,,所以還是非常值得期待的。

  一,、通信衛(wèi)星的未來——6G

  全球衛(wèi)星通信的發(fā)展經(jīng)歷了與地面網(wǎng)絡(luò)競爭,、補充、融合三個階段,。

  競爭——

  1980-2000年,,以摩托羅拉“銥星”為代表的多個星座計劃實施,提供話音,、數(shù)據(jù)等服務(wù),,當時全產(chǎn)業(yè)吸引了數(shù)百億美金投資可謂紅極一時,但帶寬2.4k/s成本還超高,,公司開了4個月,,卒。

  補充——

  2000-2014年,,“新銥星”衛(wèi)星系統(tǒng)上天,,這次他們學聰明了,定位是地面系統(tǒng)的補充,,后來大家所了解的銥星系統(tǒng)其實都是指的這批二代銥星,。

  融合——

  2015年以后,space X的巨大成本優(yōu)勢也打開了衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)新的想象空間,,星鏈將作為通訊網(wǎng)絡(luò)中的核心組成部分出現(xiàn),。

  在第二屆“全球6G技術(shù)大會”上專家普遍預(yù)測,6G技術(shù)預(yù)計會在2030年左右商用,其中空天地一體化是革命性進步,。

  雖然6G的基本范式和關(guān)鍵應(yīng)用場景尚未確定,,但有愿景認為6G應(yīng)該實現(xiàn)“無處不在的無線智能”,在空天地一體化的三維網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍內(nèi)實現(xiàn)智能的,、無處不在的無線連接,,達到每秒Tb量級的數(shù)據(jù)傳輸速率,以及亞毫秒級的時延,。

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  衛(wèi)星在這套體系中主要承擔偏遠地區(qū)覆蓋,、移動載體覆蓋、調(diào)度,、定位等職責

  二,、困難和問題

  成本&模式——

  衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)屬于重資產(chǎn)建設(shè),前期研發(fā)投入巨大回收周期又長,,目前基本都是國家投資國家使用,,難以有效盈利。而且目前正處于技術(shù)井噴階段,,新技術(shù)迭代超快,,衛(wèi)星發(fā)射成本又巨高,搞不好剛發(fā)上去沒用多久的衛(wèi)星又面臨淘汰,,這各種各樣的不確定性制約了衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展,。

  當然也有曲線救國的方法,比如咱們也來一發(fā)可回收火箭一箭143星,。

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  監(jiān)管——

  國際電信聯(lián)盟《無線電規(guī)則》中規(guī)定,除了衛(wèi)星廣播業(yè)務(wù),,任何國家建設(shè)的衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)都可以覆蓋全球,,而目前的地軌衛(wèi)星數(shù)量多、體積小,、質(zhì)量輕,、移動快,隱蔽性強,,現(xiàn)有的衛(wèi)星監(jiān)測技術(shù)極難定位和監(jiān)控,,是國家安全的重大隱患。

  網(wǎng)絡(luò)安全——

  受限于成本,,目前主要在發(fā)展的小型衛(wèi)星都會盡量節(jié)省載荷,,使用軟件來實現(xiàn)遠程的在軌編程,而如果要確保這一過程的安全性,,那么網(wǎng)絡(luò)安全的成本甚至要超過衛(wèi)星本身的價值,,這就導致衛(wèi)星的網(wǎng)絡(luò)安全保障實際上非常薄弱,這里還有很大待改善的空間。

  缺少有效載荷——

  高性能數(shù)據(jù)計算與信息處理功能要求星在計算機處理器至少達到5TB,,光口數(shù)不少于4路10Gbps,,切換時間不長于90ms,再加上太空拓撲結(jié)構(gòu)不斷變化,,這里的難度也非常大,。

  維護成本&太空垃圾——

  衛(wèi)星的回收、維修,、更換想想就知道是個很麻煩的事,,低軌衛(wèi)星一般壽命不超過5年,出現(xiàn)故障的話一般就直接丟棄形成軌道碎片,,2018年時美國國防部與航天局建立的太空監(jiān)視網(wǎng)公開數(shù)據(jù)顯示,,目前近地軌道中有19000多個物體,其中衛(wèi)星只有2000個,,可想而知未來如果不解決這個問題文星的發(fā)射空間也是非常受影響的,。

  三、互聯(lián)網(wǎng)公司加入帶來的變化

  成熟的互聯(lián)網(wǎng)公司能在技術(shù)上對衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)帶來極大助益,。

  云計算——

  人人都知道發(fā)射衛(wèi)星成本高,那么將天基運算轉(zhuǎn)到云端就是目前最理想的解決方案,,衛(wèi)星只負責獲取和傳輸,云負責處理,、調(diào)度,、存儲,、維護等,,即可實現(xiàn)巨大的降本提效,。

  目前華為云已經(jīng)深度參與在航天領(lǐng)域,關(guān)聯(lián)項目有四維地球,、EI集群服務(wù)器等,,就不具體展開了,。

  人工智能——

  人工智能在衛(wèi)星測控過程中的應(yīng)用程度可以分為三個層次,。

  1.輔助分析層次,,人工智能從茫茫數(shù)海中找到重要信息提供給我們來做決策,通過不斷優(yōu)化來提升對數(shù)據(jù)的鑒別能力,;

  2.輔助決策層次,,在衛(wèi)星資源規(guī)劃和調(diào)度方面,人工智能可以結(jié)合歷史調(diào)度記錄,,通過算法,幫助我們在新場景下快速有效的制定不同策略(如效率優(yōu)先,、用戶優(yōu)先等);

  3.自主決策層次,,在這一層次衛(wèi)星被允許自主完成觀察,、定向、決策,、行動的循環(huán),目前比較簡單的任務(wù)已經(jīng)可以完全自主智能化實現(xiàn),。

  區(qū)塊鏈——

  想不到吧,,這里也能蹭orz。

  首先,,衛(wèi)星也可以是節(jié)點,尤其是在覆蓋欠發(fā)達地區(qū)時可以發(fā)揮很好的效能,,覆蓋人越多共識就越強嘛,。

  其次,,如果將天基載荷加入到相對比較成熟的鏈上運行,可以通過三重簽名方案等方式加強資產(chǎn)的安全性,。

  當然能展開的還有很多很多,這里就不舉例了,,我相信總有聰明人能編出新故事,。

  目前NASA和ESA都有動作表示在探索區(qū)塊鏈與衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)的結(jié)合應(yīng)用,是一塊比較新的應(yīng)用領(lǐng)域,,但我覺得有精力研究這個還不如好好搞搞運載火箭,。


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